温度扰动下氯化胆碱/丙三醇溶液的二维红外光谱研究

• 全文链接
• 请求原文

作   者：

张雁东;  吴晓静;  李子轩;  程龙玖; 

作者机构：

合肥工业大学化学与化工学院; 

关键词：

氢键;  低共熔溶剂;  二维红外光谱;  密度泛函理论; 

期刊名称：

光谱学与光谱分析

i s s n：

1000-0593

年卷期：

2023 年 43 卷 010 期

页   码：

3047-3051

摘   要：

随着绿色化学的要求,更多科研工作者们致力于绿色环保的低共熔溶剂(DES)研究上.氯化胆碱类DES具有无毒无污染且容易制备的特性,已被应用于许多不同的领域.以氯化胆碱(Choline chloride,ChCl)和丙三醇(Glycerine,Gly)形成的DES为研究对象.对比ChCl,Gly和ChCl/Gly的红外光谱图,发现 NC4 和 O—H 发生了红移以及特征峰的合并和消失,这些都表明 ChCl/Gly通过 N—HCh+…Cl-和 Cl-…H—OGly的方式形成DES.为了探究不同温度下DES变化情况,以温度为外扰测试 25~135℃下 ChCl/Gly的红外光谱数据,对比这些数据发现不同温度下 NC4 和 O—H 光谱峰的强度、宽度和位置都发生了一定程度的改变,但是这些特征峰都是宽峰具有重叠现象,很难通过一维光谱分析,采用二维红外光谱(2D-IR)可以对复杂溶液体系进行更好的图谱分析,探究其形成机理和分子间结构.对ChCl/Gly中NC4 和O—H 特征峰随温度变化的数据进行 2 D-IR分析,获得动态变化顺序,推测溶液中不同的分子团簇.研究发现 25~65℃时 O—H 在 3539、3400、3380 和 3177 cm-1 有四个自动峰,NC4 也出现不同的自动峰,这些峰可归属于ChCl/Gly、ChCl/(Gly)2、ChCl/(Gly)3;在 65~105℃时O—H 在 3539、3400 和 3380 cm-1 有三个自动峰,NC4 有相应的变化,这些峰可归属于 ChCl/Gly 和 ChCl/(Gly)2;在 105~135℃时 O—H 只在3380 cm-1 有一个强自动峰,NC4 也只出现一个自动峰,可归属于ChCl/Gly.通过 2 D-IR分析得出随温度上升溶液中分子团簇解离成更稳定的结构,为了验证这一结论和探究不同团簇分子间 Cl-作为桥梁形成N—HCh+…Cl-和Cl-…H—OGly具体连接方式.采用密度泛函理论(DFT)在 B3 LYP/6-311 G++(2d,p)理论水平上进行构型几何优化,计算出相关的热力学数据,证实了 ChCl/Gly 中不同分子团簇存在的可能性.研究表明 2D-IR和密度泛函理论计算相结合,能够很好地用于分析 DES中不同分子团簇随温度变化的规律,较好地解决了一维红外光谱在温度外扰下难以分析重叠峰和宽峰的问题.